V elektrických systémoch používame buď v priemysle, nabíjacie stanice alebo domáce potreby, motory a generátory sa stali bežnou vecou. S požiadavkou na vysoko energeticky efektívne a menej náročné systémy je vidieť vynález nových modelov týchto elektrických zariadení. Základným výpočtovým faktorom pre spoľahlivú prevádzku motorov a generátorov je Účinník . Je to pomer použitého výkonu k požadovanému výkonu. Celková spotreba energie v priemyselných odvetviach a továrňach sa zvyčajne počíta na základe účinníka. Účinník by teda mal byť vždy udržiavaný na jednote. Ale v dôsledku nárastu jalového výkonu v týchto zariadeniach klesá účinník. Na udržanie jednotného účinníka je zavedených veľa metód. Koncept synchrónneho motora je jedným z nich.
Čo je to synchrónny motor?
Definícia synchrónneho motora uvádza, že „An Striedavý motor v ktorom je v ustálenom stave rotácia hriadeľa synchronizovaná s frekvenciou aplikovaného prúdu “. Synchrónny motor funguje ako striedavý motor, ale tu sa celkový počet otáčok vykonaných hriadeľom rovná celému násobku frekvencie použitého prúdu.
Synchrónny motor
Synchrónny motor sa pri práci nespolieha na indukčný prúd. V týchto motoroch sú na rozdiel od indukčných motorov prítomné viacfázové striedavé elektromagnety štát r , ktorá vytvára rotujúce magnetické pole. Tu je rotor z permanentného magnetu, ktorý sa synchronizuje s rotujúcim magnetickým poľom a rotuje synchrónne s frekvenciou prúdu, ktorý je na neho aplikovaný.
Návrh synchrónneho motora
Stator a rotor sú hlavné komponenty synchrónneho motora. Tu má rám statora ovíjaciu dosku, ku ktorej sú pripevnené lišty s kľúčmi a obvodové rebrá. Na podporu stroja sa používajú pätky, úchyty rámu. Na budenie vinutia poľa pomocou DC sa používajú klzné krúžky a kefy.
Pre šesťpólové použitie sa používajú valcové a okrúhle rotory. Kotúčové rotory sa používajú, keď je potrebné väčšie množstvo pólov. Konštrukcia synchrónneho motora a synchrónneho alternátora sú podobné.
Princíp činnosti synchrónneho motora
Práca synchrónnych motorov závisí od interakcie magnetického poľa statora s magnetickým poľom rotora. Stator obsahuje 3 fázové vinutia a je napájaný 3 fázovým napájaním. Takže vinutie statora vytvára 3fázové rotujúce magnetické pole. Na rotor sa privádza jednosmerné napájanie.
Rotor vstupuje do rotujúceho magnetického poľa produkovaného vinutím statora a rotuje synchronizovane. Teraz rýchlosť motora závisí od frekvencie dodávaného prúdu.
Rýchlosť synchrónneho motora je riadená frekvenciou privádzaného prúdu. Otáčky synchrónneho motora sa dajú vypočítať ako
Ns = 60f / P = 120f / p
kde f = frekvencia striedavého prúdu (Hz)
p = celkový počet pólov na fázu
P = celkový počet párov pólov na fázu.
Ak je zaťaženie väčšie ako prierazné, motor sa desynchronizuje. Trojfázové statorové vinutie poskytuje výhodu určenia smeru otáčania. V prípade jednofázového vinutia nie je možné odvodiť smer otáčania a motor sa môže rozbehnúť v ktoromkoľvek smere. Na riadenie smeru otáčania v týchto synchrónnych motoroch sú potrebné počiatočné opatrenia.
Metódy spúšťania synchrónneho motora
Moment zotrvačnosti rotora zastaví samočinné spustenie veľkých synchrónnych motorov. Kvôli tejto zotrvačnosti rotora nie je možné, aby sa rotor synchronizoval s magnetickým poľom statora v okamihu, keď je aplikovaný samotný výkon. Preto je potrebný nejaký ďalší mechanizmus, ktorý pomôže synchronizáciu rotora.
Indukčné vinutie je súčasťou veľkých motorov, ktoré vytvárajú dostatočný krútiaci moment potrebný na zrýchlenie. Pre veľmi veľké motory sa na urýchlenie nezaťaženého stroja používa konský motor. Pri zmene frekvencie statorového prúdu môžu elektronicky poháňané motory akcelerovať aj pri nulových otáčkach.
Pre veľmi malé motory, keď je moment zotrvačnosti rotora a mechanické zaťaženie žiaduce, sú malé, môžu sa rozbehnúť bez akýchkoľvek štartovacích metód.
Typy synchrónneho motora
V závislosti od spôsobu magnetizácie rotora existujú dva typy synchrónnych motorov -
- Nie nadšený.
- Jednosmerný prúd vzrušený.
Nevzrušený motor
V týchto motoroch je rotor magnetizovaný vonkajším statorovým poľom. Rotor obsahuje konštantné magnetické pole. Na výrobu rotora sa používa vysoko retenčná oceľ, ako je kobaltová oceľ. Sú klasifikované ako motory s permanentným magnetom, neochota a hysterézia.
- V synchrónnych motoroch s permanentnými magnetmi sa na konštrukciu rotora používa permanentný magnet spolu s oceľou. Majú v rotore konštantné magnetické pole, takže na spustenie nie je možné použiť indukčné vinutie. Používa sa ako bezprevodové motory výťahov.
Synchrónny motor s permanentným magnetom
- V Reluktančnom motore je rotor vyrobený z oceľového odliatku s vyčnievajúcimi zubatými pólmi. Aby sa minimalizovalo zvlnenie krútiaceho momentu, póly rotora sú menšie ako póly statora. Obsahuje navíjanie veveričej klietky, ktoré poskytuje rotoru počiatočný krútiaci moment. Používa sa v prístrojových aplikáciách.
- Hysterézne motory sú samočinne sa spúšťajúce motory. Tu je rotorom hladký valec vyrobený z magneticky tvrdej kobaltovej ocele s vysokou koercivitou. Tieto motory sú drahé a používajú sa tam, kde sa vyžaduje presná konštantná rýchlosť. Spravidla sa používa ako servomotory.
Motor s jednosmerným prúdom
Tu je rotor budený pomocou jednosmerného prúdu dodávaného priamo cez zberné krúžky. Používa sa tiež striedavá indukcia a usmerňovače. Zvyčajne sú veľkých rozmerov, napríklad väčšie ako 1 konská sila atď.
Aplikácie synchrónnych motorov
zvyčajne synchrónne motory sa používajú pre aplikácie, kde sa vyžaduje presná a stála rýchlosť. Medzi aplikácie týchto motorov s nízkym výkonom patria polohovacie stroje. Tieto sa uplatňujú aj v robotoch akčné členy . Guľové mlyny, hodiny, gramofóny tiež využívajú synchrónne motory. Okrem týchto motorov sa používajú aj ako servomotory a rozvodové stroje.
Tieto motory sú dostupné v rozsahu veľkosti zlomkov podkovy až po priemyslové rozsahy veľkostí v priemysle. Ak sa tieto motory používajú v priemyselných veľkostiach s veľkým výkonom, vykonávajú dve dôležité funkcie. Jeden je ako efektívny prostriedok na premenu striedavej energie na mechanickú a druhý je Korekcia účinníka . S ktorou aplikáciou servomotora ste sa stretli?
